Приложение наЕдночестотен полупроводников лазерв прецизното измерване на интерференцията на светлинните вълни
Приложението на единична честотаполупроводников лазерв области на прецизни измервания, като например оптични хидрофони и наземни интерферометри, и е анализирано задълбочено ключовото влияние на лазерните характеристики върху производителността на интерферометричните системи.
Основна структура и принцип на работа на системата: Системата с оптични хидрофони се състои главно от сензорна глава и интерферометър (вземайки за пример интерферометъра MZ). Основният принцип е, че звуковият сигнал (звуково налягане Δp) действа върху сензорната глава, причинявайки промени в дължината и показателя на пречупване на сензорното влакно, увито около кухия цилиндър, като по този начин въвежда промени в оптичния път. Тази малка промяна в оптичния път (т.е. фазова промяна) се открива с висока чувствителност от интерферометър.
1. Сензорна глава: Основната ѝ функция е да преобразува звуковите вибрации в промени в оптичния път на интерферометъра. Коефициентът на чувствителност s е свързан с фактори като дължината на влакното L, а по-дългите сензорни влакна са полезни за подобряване на чувствителността на системата.
2. Интерферометър: Това е „най-доброто оръжие“ за откриване на малки фазови промени. Интензитетът на изходната светлина има косинусна връзка с фазовата разлика. Чрез стабилизиране на статичното фазово отклонение φ ₀ в ортогоналната работна точка ((m+1/2)π), системата може да постигне най-висока чувствителност на откриване.
3. Ключови параметри на светлинния източник, които влияят върху производителността на системата: Статията се фокусира върху анализа на ограниченията на лазерната производителност при постигане на висока фазова резолюция (с цел ≤ 1 μ rad).
4. ЛазерЧестотен шум и ширина на линията: Честотният шум на лазера може да причини интерферентен фазов шум, като по този начин намали видимостта на интерферентните ресни. За интерферометър с оптична разлика в пътя от около 1 метър, за да се постигне фазова резолюция от 1 μ rad, ширината на линията на лазера трябва да бъде по-малка от около 30 Hz. Това е много високо изискване за честотната стабилност на...източник на светлина.
5. Шум от интензитета на лазера: Относителният шум от интензитета (RIN) на лазера ще бъде директно преобразуван във фазова грешка на интерферентния сигнал. За да се постигне фазова резолюция от 1 μ rad при типична мощност на детектираща светлина (~100 μ W), RIN на лазера трябва да бъде намален под -120 dB. Това е много високо изискване за стабилност на интензитета на светлинния източник.
В обобщение, чрез анализ на фиброоптичната хидрофонна система, са разработени строгите изисквания към основния източник на светлина – едночестотен полупроводников лазер – по отношение на изключително тясна ширина на линията (висока честотна стабилност) и изключително нисък интензитет на шума при прецизно измерване, базирано на принципа на интерференцията, и са представени предизвикателствата пред стабилизирането на лазерната честота, пред които са изправени при широкомащабни системни приложения.
Време на публикуване: 07 април 2026 г.